CN107178538B - 一种导向带磨损量的电容式检测装置 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种导向带磨损量的电容式检测装置，电容薄膜极板嵌入导向带表面，电容极板介质层薄膜覆盖电容薄膜极板表面，电容薄膜极板与相对的活塞杆表面形成平行极板电容，电容极板介质层薄膜作为平行极板电容的绝缘介质，电容极板引出结构连接电容薄膜极板，用于将电容薄膜极板引出，检测电路电性连接电容极板引出结构，用于检测导向带磨损量。本公开可以实时检测导向带磨损量测量值，从而为状态维修提供准确依据，以防止事故的发生。
Description
技术领域
本公开涉及检测技术领域，具体涉及一种导向带磨损量的电容式检测装置。
背景技术
工程机械液压系统中油缸、马达等需要密封的场合，采用导向带、活塞环或者支承环等密封部件，起着支承、导向和密封和吸收振动的作用。导向带是耐磨部件，但长期或者重载工作仍然形成磨损，这种磨损达到一定程度会造成油缸运行过程中发热严重、漏油、驱动能力变差(因漏油而造成油腔压力变低)和失稳，严重后果是造成工程机械在工作中的事故。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本公开的目的是解决现有液压系统中无法检测导向带的磨损是否已经达到极限值的问题，提供一种实时的导向带磨损量检测装置，从而为状态维修提供准确依据，以防止事故的发生。
(二)技术方案
本公开提供了一种导向带磨损量的电容式检测装置，包括：电容薄膜极板、电容极板介质层薄膜、电容极板引出结构和检测电路；其中，所述电容薄膜极板嵌入导向带表面；所述电容极板介质层薄膜覆盖所述电容薄膜极板表面，所述电容薄膜极板与相对的活塞杆表面形成平行极板电容，所述电容极板介质层薄膜作为所述平行极板电容的绝缘介质；所述电容极板引出结构连接所述电容薄膜极板，用于将所述电容薄膜极板引出；所述检测电路电性连接所述电容极板引出结构，用于检测导向带磨损量。
在本公开的一些实施例中，所述电容薄膜极板嵌入导向带表面包括：沿导向带长度方向嵌入多个电容薄膜极板，以形成一电容薄膜极板阵列。
在本公开的一些实施例中，所述电容极板引出结构包括：安装座、电容金属针脚引线和绝缘套筒；缸筒的与导向带对应位置开有通孔；所述安装座螺纹安装于缸筒的通孔中；所述绝缘套筒穿设于安装座的中空管；所述电容金属针脚引线穿过绝缘套筒连接电容薄膜极板，将电容薄膜极板引出到缸筒之外。
在本公开的一些实施例中，所述检测电路包括：电容检测电路、全波整流电路与数据采集和传输电路。
在本公开的一些实施例中，所述电容检测电路的一个输入端连接电容金属针脚引线的外露端子，另一端与活塞杆连接作为公共端，电容检测电路将平行极板电容的电容值变化转换为交变电压值输出。
在本公开的一些实施例中，所述全波整流电路连接电容检测电路，将电容检测电路输出的交变电压值转换为直流电压值输出
在本公开的一些实施例中，所述数据采集和传输电路连接全波整流电路，包括A/D转换器、通信模块；A/D转换器将全波整流电路输出的直流电压值变换为数字信号；通信模块将数字信号远程传输给控制系统。
在本公开的一些实施例中，所述电容薄膜极板采用挠性金属材料。
在本公开的一些实施例中，所述电容极板介质层薄膜采用与导向带同类型的绝缘材料。
本公开还提供了一种液压装置，包括上述任一导向带磨损量的电容式检测装置。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开的导向带磨损量的电容式检测装置具有以下有益效果：
(1)利用电容薄膜极板、电容极板介质层薄膜构造平行极板电容，平行极板电容的电容值变化可以精确反映导向带的厚度变化，检测精度高。
(2)可以实时地检测导向带厚度变化，为状态维修提供准确依据，以防止事故的发生。
附图说明
图1是本公开实施例的导向带磨损量的电容式检测装置结构示意图。
【符号说明】
1-缸筒；2-安装座；3-电容金属针脚引线；4-绝缘套筒；5-导向带；6-活塞杆；7-电容薄膜极板；8-电容极板介质层薄膜；9-电容检测电路；10-全波整流电路；11-数据采集和传输电路。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
如图1所示，本公开实施例的导向带磨损量的电容式检测装置，包括：安装座2、电容金属针脚引线3、绝缘套筒4、电容薄膜极板7、电容极板介质层薄膜8、电容检测电路9、全波整流电路10、以及数据采集和传输电路11。
电容薄膜极板7嵌入导向带5表面，具体来说，沿导向带5长度方向嵌入多个电容薄膜极板7以形成一电容薄膜极板阵列，使具有电容薄膜极板阵列的导向带5成为电容式导向带，电容式导向带既是密封和支承部件，同时也是磨损量检测的传感器部件。
其中，导向带5为绝缘材质，通过在导向带基体表面上利用粘贴、涂覆、溅射、电镀等工艺加工出电容薄膜极板阵列；电容薄膜极板的数量、面积、厚度以及相邻电容薄膜极板之间的距离不加以限制，可以根据需要设置；电容薄膜极板7采用挠性金属材料。
电容极板介质层薄膜8覆盖电容薄膜极板7表面，以绝缘隔离电容薄膜极板7与其他金属表面，导向带的电容薄膜极板7与相对的活塞杆6表面形成平行极板电容，二者中间的电容极板介质层薄膜8作为绝缘介质。
其中，电容极板介质层薄膜8采用与导向带基体材料同类型的绝缘材料。电容极板介质层薄膜8的厚度，按照磨损量的极限值设置。
缸筒1的与导向带5对应位置开有通孔，通孔加工有内螺纹。安装座2为中空的六角头螺栓，安装于缸筒1的通孔中，采用螺纹紧固安装于缸筒1。安装座2对导向带5进行周向定位，防止导向带5因受力变化而沿周向移动，其中空管用于支承电容金属针脚引线3，并且对缸筒1进行端面密封，防止缸筒1内的油液泄露。
绝缘套筒4穿设于安装座2的中空管，用于支承电容金属针脚引线3，并保持内外表面的密封。
电容金属针脚引线3，穿过绝缘套筒4连接电容薄膜极板7，将电容薄膜极板7可靠引出到缸筒1之外，以连接到电容检测电路9的输入端，同时保证结构的密封性和承压能力。
电容检测电路9、全波整流电路10与数据采集和传输电路11组成检测电路。电容检测电路9具有两个输入端，一个输入端通过导线连接到电容金属针脚引线3的外露端子，另一端与活塞杆6连接作为公共端，电容检测电路9利用运算放大器电容检测法，在激励信号的作用下将平行极板电容的电容值变化转换为电压值输出。
全波整流电路10，连接电容检测电路9，将电容检测电路9输出的交变电压转换为直流电压输出。
数据采集和传输电路11采用微控制器MCU，连接全波整流电路10，包括A/D转换器、通信模块等。数据采集和传输电路11将全波整流电路10输出的直流电压，经过A/D转换器变换为数字信号，后续再将数字信号经过现场总线进行编码后，由通信模块进行远程传输，以提供给控制系统使用。在其他示例中，也可以在数据采集和传输电路11中由直流电压直接得到磨损量。
本公开的导向带磨损量的电容式检测装置，液压系统工作时，由于导向带的运动磨损，造成电容薄膜极板与相对运动的活塞杆之间的电容极板介质层薄膜厚度减小，即平行极板电容之间的距离减小。根据电容的原理可知，随着电容极板介质层薄膜厚度的减小，平行极板电容的电容值线性增大。通过电容检测电路，可将电容值的变化转换为电压值的变化，再由后续全波整流电路和A/D转换器得到电压值的数字量，最后根据标定常数得到导向带厚度的变化，完成导向带磨损量的检测。
本公开的电容式检测装置，可应用于液压缸、发动机活塞环等的磨损量检测。
本公开另一实施例还提供一种液压装置，包括上述实施例的导向带磨损量的电容式检测装置。
至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开有了清楚的认识。
需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如：
(1)实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围；
(2)上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种导向带磨损量的电容式检测装置，包括：电容薄膜极板、电容极板介质层薄膜、电容极板引出结构和检测电路；其中，
所述电容薄膜极板嵌入导向带表面；
所述电容极板介质层薄膜覆盖所述电容薄膜极板表面，所述电容薄膜极板与相对的活塞杆表面形成平行极板电容，所述电容极板介质层薄膜作为所述平行极板电容的绝缘介质；
所述电容极板引出结构连接所述电容薄膜极板，用于将所述电容薄膜极板引出；
所述检测电路电性连接所述电容极板引出结构，用于检测导向带磨损量。
2.如权利要求1所述的电容式检测装置，所述电容薄膜极板嵌入导向带表面包括：
沿导向带长度方向嵌入多个电容薄膜极板，以形成一电容薄膜极板阵列。
3.如权利要求1所述的电容式检测装置，所述电容极板引出结构包括：安装座、电容金属针脚引线和绝缘套筒；
缸筒的与导向带对应位置开有通孔；
所述安装座螺纹安装于缸筒的通孔中；
所述绝缘套筒穿设于安装座的中空管；
所述电容金属针脚引线穿过绝缘套筒连接电容薄膜极板，将电容薄膜极板引出到缸筒之外。
4.如权利要求1所述的电容式检测装置，所述检测电路包括：电容检测电路、全波整流电路与数据采集和传输电路。
5.如权利要求4所述的电容式检测装置，
所述电容检测电路的一个输入端连接电容金属针脚引线的外露端子，另一端与活塞杆连接作为公共端，电容检测电路将平行极板电容的电容值变化转换为交变电压值输出。
6.如权利要求5所述的电容式检测装置，
所述全波整流电路连接电容检测电路，将电容检测电路输出的交变电压值转换为直流电压值输出。
7.如权利要求6所述的电容式检测装置，
所述数据采集和传输电路连接全波整流电路，包括A/D转换器、通信模块；
A/D转换器将全波整流电路输出的直流电压值变换为数字信号；通信模块将数字信号远程传输给控制系统。
8.如权利要求1所述的电容式检测装置，所述电容薄膜极板采用挠性金属材料。
9.如权利要求1所述的电容式检测装置，所述电容极板介质层薄膜采用与导向带同类型的绝缘材料。
10.一种液压装置，包括权利要求1至9中任一项所述的导向带磨损量的电容式检测装置。
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